Innehåll
Reaktionerna mellan koppar och salpetersyra är exempel på redoxreaktioner, där elektronförstärkning minskar ett element och förlust oxiderar det andra. Salpetersyra är inte bara en stark syra, det är ett oxidationsmedel. Därför kan det orsaka kopparoxidation till Cu +2. Om du tänker uppleva dessa reaktioner är det viktigt att komma ihåg att de släpper ut giftiga och skadliga gaser.
Koncentration
Koppar kan utsättas för en av två reaktioner, i kombination med salpetersyra, beroende på koncentrationen av lösningen. Om salpetersyran späds ut oxideras koppar för att bilda kopparnitrat med kväveoxid som biprodukt. Om lösningen är koncentrerad oxideras koppar för att bilda kopparnitrat med kvävedioxid som en biprodukt. Kväveoxid och kvävedioxid är skadliga och potentiellt giftiga vid höga nivåer. kvävedioxid är den fula bruna gasen som finns i rökdimma över många städer.
Reaktionsekvationer
Ekvationerna för de två reaktionerna som kan uppstå är: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, som producerar kvävedioxid och 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, som producerar kväveoxid.
Med koncentrerad syra visas lösningen först i en grön färg, sedan en grönbrun färg och slutligen en blå färg när den späds ut i vatten. Varje reaktion är mycket exoterm och frigör energi i form av värme.
Oxidation
Ett annat sätt att förstå denna reaktion är genom att dela den i två halvreaktioner, en för oxidation (förlust av elektroner) och en annan för reduktion (förstärkning av elektroner). Halvreaktionerna är: Cu -> Cu +2 + 2 e-, vilket innebär att koppar förlorar två elektroner och 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, vilket visar att två elektroner har överförts till produkterna. Reaktionens hastighet beror på kopparytan; koppartrådar reagerar snabbare än till exempel kopparstänger.
Överväganden
Lösningen ändrar färg på grund av vattnet. Till skillnad från det kopparfasta ämnet kan kopparjonerna i lösningen bilda en typ av interaktion som kallas ett koordinationskomplex med vattenmolekyler, och dessa komplex ger lösningen en blå nyans. Mineralsyror som saltsyra oxiderar inte koppar på samma sätt som salpetersyra, eftersom de inte är starka oxidationsmedel. Svavelsyra är emellertid ett starkt oxidationsmedel. Under rätt förhållanden kommer den att reagera med koppar för att frigöra svaveldioxidgas.
